眼部血管的正常发育有赖于血管生成因子和抑制因子之间的动态平衡,当发生缺血缺氧、炎症等情况时,这种平衡被打破就会导致眼部血管发育异常和新生血管生成。新生血管的生成是众多致盲性眼病的共同病理改变,眼部血管系统的发育和分化涉及多因素和多通路的共同调节,Wnt信号通路在其中承担着重要作用。本文将Wnt信号通路在眼部血管发育和新生血管性眼病发生发展中的研究进展进行阐述,以期进一步了解新生血管性眼病的发病机制,并为相关疾病的诊疗提供新思路。
一、Wnt与Wnt信号通路
Wnt是由果蝇的Wingless基因和小鼠的Int1基因组合而成的一类分泌型糖蛋白,可参与调控细胞增殖、分化及凋亡等过程,并能影响血管生成和重塑[1]。根据下游是否受β-catenin的控制,Wnt信号通路主要分为3种：经典Wnt信号通路、Wnt/c-Jun氨基末端激酶（JNK）和Wnt/Ca2+非经典信号通路。
1. Wnt信号通路
经典Wnt信号通路处于激活状态时,Wnt蛋白与卷曲蛋白（FZD）和LDL受体相关蛋白5/6（LRP5/6）结合,引起蓬乱蛋白（DVL）磷酸化,导致由轴蛋白（Axin）、糖原合酶激酶3β（GSK-3β）、结肠癌抑制因子（APC）、酪蛋白激酶-1γ（CK-1γ） 组成的分解复合物失活。β-catenin在细胞核内与淋巴增强因子和T淋巴细胞因子结合,激活靶基因的表达,作用机制见图1[2,3]。非经典Wnt信号通路主要有2条：一条为Wnt/JNK信号通路,Wnt蛋白与FZD受体结合激活JNK,进而调控靶基因的转录;另一条为Wnt/Ca2+信号通路,在磷脂酶C介导下,Wnt蛋白与FZD受体结合促使内质网释放Ca2+,激活Ca2+依赖的蛋白激酶Ⅱ调节细胞活动[4]。目前已证实的Wnt信号通路下游靶基因超过100个,包括血管内皮生长因子（VEGF）、E-cadherin和Cyclin D1等,这充分体现了经典Wnt信号通路在生物发育和疾病发生等过程中具有广泛调节作用。
2. Norrin蛋白
Norrin是一种由Norrie病假性神经胶质瘤（NDP）基因编码,Müller胶质细胞产生的分泌型蛋白质,可作为一个特殊的Wnt配体与FZD4结合调节视网膜血管的发生[5]。Norrin可与FZD4、LRP5和四次跨膜蛋白12（TSPAN12）受体结合形成复合物,通过经典Wnt信号通路发挥调控作用。Zhang等[6]发现,Norrin通过诱导FZD4泛素化,TSPAN12作为辅助受体驱使Norrin受体复合体进入溶酶体,发挥其促血管生成作用。LRP5基因缺陷型（LRP5-/-）小鼠表现出视网膜初级血管的延迟出现以及病理性新生血管的生成,这与紧密连接蛋白claudin5的显著下调有关,可见阻断claudin5可抑制新生血管的生成。NDP基因缺陷型（NDPy/-）小鼠的视网膜内血管发育不足导致视网膜缺血缺氧,从而导致酪氨酸激酶受体1、受体2和血小板衍生生长因子-B减少,而HIF-1α和VEGF-A增加,视网膜新生血管（RNV）形成[7]。由此可见,Norrin/FZD4/LRP5/TSPAN12通路在调控视网膜血管生成中发挥重要的调控作用。
3. Wnt信号通路与血管生成
血管发育受多种信号通路精密调控,Wnt信号通路是关键调控系统之一。众多Wnt配体参与调控血管内皮细胞的功能发生和稳态维持,例如Wnt1可增加毛细血管的稳定性、促进细胞的体外增殖,Wnt3a和Wnt5a可诱导细胞的增殖、分化和迁移等过程,Wnt7a和Wnt7b在玻璃体血管退化中介导细胞凋亡。VEGF在胚胎发育起始阶段调控血管生成和血管通透性,病理情况下起着刺激血管内皮细胞增殖和诱导新生血管生成的作用。Wnt信号通路是VEGF的主要调节剂,通过与VEGF中经典Wnt信号通路的TCF位点结合发挥作用,且β-catenin/ TCF复合物还可介导IL-8和基质金属蛋白酶的转录,共同参与调节血管生成[8]。可见,Wnt信号通路是血管生成的重要调节因素,其缺失或突变会影响血管生成。
二、Wnt信号通路与新生血管性眼病
Wnt信号通路在眼的发育、成熟和病变中起着重要作用,当其下游的不同基因如配体Norrin或受体FZD4、LRP5和TSPAN12等突变时,均会引起眼部血管发育异常这一共同的病理特征,这些突变基因有望成为防治新生血管性眼病的潜在靶点。
1. 角膜新生血管性眼病
生理情况下,角膜维持其无血管特性得益于血管生成因子与抑制因子之间的动态平衡。发生缺氧、感染、炎症及创伤等病理情况时,角膜新生血管便会形成。在小鼠碱烧伤诱导的角膜新生血管模型中发现,LRP6和β-catenin呈现高表达状态,LRP6通过与极低密度脂蛋白受体结合形成异源二聚体,导致Wnt信号激活和角膜新生血管生成[9]。据研究,过表达的Pax6会导致角膜上皮分化障碍和新生血管形成,Wnt7a可通过下调Pax6的表达来抑制新生血管生成[10]。研究提示,通过应用丝氨酸蛋白酶抑制剂SERPINA3K、姜黄素等均可降低β-catenin的表达水平,抑制角膜新生血管的生成[11]。由此可见,Wnt信号在角膜新生血管的形成中起着关键作用,抑制Wnt信号通路的异常激活可为角膜新生血管性疾病提供新的治疗理念。
2. 视网膜新生血管性眼病
2.1 Norrie病
Norrie病是一种X连锁隐性遗传病,又称先天性X连锁智力迟钝盲聋病,主要是由于NDP基因突变导致Wnt信号通路失活所致。其病理学改变为周边视网膜血管发育缺陷、深层血管缺失和玻璃体血管持续存在,眼部表现为白内障、角膜混浊、RNV、视网膜脱离（RD）、玻璃体积血和假性神经胶质瘤等[12]。由于环境、遗传等因素不同,部分患者除眼部症状外,还表现出精神障碍、智力低下、神经性耳聋和性腺机能减退等症状。研究表明,Norrin可以通过特异性结合FZD4来激活经典Wnt信号通路[5]。当Norrin缺陷时,经典Wnt信号通路激活受阻,随之阻碍了视网膜血管的正常发育以及玻璃体血管的退化,导致RNV形成。可见,Wnt信号通路在Norrie病的发生中起着重要作用。
2.2 家族性渗出性玻璃体视网膜病变（FEVR）
FEVR是一种遗传致盲性眼病,病理特征为周边视网膜血管发育异常导致视网膜缺血缺氧,引起RNV形成、血管渗漏以及RD[13]。其临床表现与Norrie病相似,但具有遗传多态性。NDP、FZD4、LRP5和TSPAN12基因与FEVR发生密切相关,约占FEVR病因的50%,均通过Norrin激活经典Wnt信号通路。不同的遗传模式与不同的基因突变有关,涉及FZD4、LRP5和TSPAN12等基因的突变常表现为常染色体显性遗传,LRP5和TSPAN12基因的突变表现为常染色体隐性遗传,而NDP基因的突变表现为X连锁隐性遗传[14]。这些基因的蛋白质产物均可激活Wnt信号通路,因此Wnt信号通路异常会阻碍眼部血管的正常发育。
2.3 骨质疏松-假性神经胶质瘤综合征（OPPG）
2.4 Coats病
Coats病也是一种与Wnt信号相关的新生血管性眼病,又称外层渗出性视网膜病变。病理特征为视网膜毛细血管扩张、微动脉瘤、视网膜下脂质渗出、视网膜血管发育缺陷最终引起RD。近期,有学者发现FZD4的缺失突变以常染色体隐性遗传方式导致Coats病。Wu等[17]发现,RCBTB1作为FZD4/LRP5信号通路的下游分子呈现低表达状态时,可阻碍Norrin-Wnt信号中的β-catenin的核内蓄积,导致视网膜血管发育异常。上述表明Wnt信号通路与Coats病的发生密切相关,这些突变基因可成为该疾病新的治疗靶点。
2.5 早产儿视网膜病变（ROP）
ROP的发生始于早产后的高氧环境导致视网膜血管和神经元的发育受阻（Ⅰ期）,随着组织缺血缺氧以及新陈代谢需求的增加驱动RNV增殖（Ⅱ期）[18]。感染、高氧、早产和低出生体质量儿等都是ROP的危险因素,高氧是其重要危险因素之一。眼内暂时的高氧环境导致VEGF和促红细胞生成素表达受到抑制,早期发生血管退化和神经元凋亡[19]。随着视网膜发育和代谢需求的增加诱导VEGF高表达,导致RNV生成、渗漏、玻璃体内机化和RD。在氧诱导视网膜病变模型中发现,异位表达于晶状体或视网膜色素上皮的Norrin可通过激活经典Wnt信号通路上调血管生成素-2的表达,沉默血管生成素-2可能减少ROP的发生[20]。此外,通过降低Wnt配体、受体（FZD4和LRP5）以及β-catenin的表达,也可减少ROP中的病理性新生血管。可见,通过抑制Wnt信号通路中的信号分子可以阻断ROP的发生,为其治疗提供可靠的药物靶点。
2.6 糖尿病性视网膜病变（DR）
DR是一种在高血糖状态下发生的胰岛素及细胞代谢改变引起血管内皮和血-视网膜屏障受损,导致视网膜血管渗漏、出血和机化膜形成。病变早期表现为非增殖性DR,以微血管瘤、出血点、渗出等为特征,晚期可出现RNV、玻璃体积血和纤维血管膜等增殖性改变。不少研究证实,Wnt信号与DR的发生发展密切相关。DR患者视网膜中的β-catenin和LRP5/6表达上调,敲除β-catenin可以阻断Müller细胞中的Wnt信号通路,使VEGF和TNF-α的表达下调从而抑制视网膜新生血管的产生[21]。此外,在DR患者的血浆和玻璃体液中Dickkopf-1（DKK-1）水平降低,导致其改善视网膜炎症、减少血管渗漏和抑制RNV的作用减弱[22]。除了DKK-1,还有Kallistatin和Mab2F1等Wnt信号抑制剂可在DR中发挥抗新生血管的作用[23]。总之,这些与Wnt信号相关的DR新生血管发生机制进一步证实了Wnt信号在DR发生中扮演着重要角色。
3. 脉络膜新生血管性眼病
年龄相关性黄斑变性（AMD）是目前研究较广泛的与Wnt信号相关的脉络膜新生血管性眼病,分为干性和湿性。湿性AMD主要特征为视网膜血管瘤样增生,脉络膜新生血管生成并侵入视网膜下发生渗漏导致RD,故又称为新生血管性AMD（nAMD）。在众多调控nAMD发生的因素中,异常激活的经典Wnt信号通路是一个关键调控因素。nAMD患者的视网膜中Cyclin1、c-Myc、Axin2和VEGF等Wnt信号靶基因表达水平增高,加入Wnt信号通路抑制剂可延缓其发生[24]。研究表明,nAMD患者中Wnt信号表达增加,归因于LRP6表达上调和血管生成抑制因子Kallistatin、DKK-1血浆浓度降低[25]。由此可见,使用抗LRP6抗体或DKK-1等Wnt信号通路抑制剂可阻断经典Wnt信号转导,进而发挥对nAMD的防治作用。
三、展望
眼部血管的正常发育是多因素、多通路交叉作用的结果,经典Wnt信号通路在其中发挥着不可或缺的作用。该通路的异常激活将会影响眼部血管的正常发育,为众多新生血管性眼病提供血管基础。目前,虽然临床上存在一些治疗新生血管性眼病的方法,但疗效不持久且具有诸多的并发症和潜在风险,探索更优化的治疗方法仍是迫切需要的。鉴于Wnt信号是一个血管生成的重要调节因子,在今后的研究中仍需要进一步阐明其在新生血管性眼病发生发展中的详细机制,从而为新生血管性眼病提供有效的防治思路。